氟化钠的新应用、柔性薄膜太阳电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种氟化钠的新应用、柔性薄膜太阳电池及其制备方法，涉及太阳电池技术领域，氟化钠的新应用为氟化钠作为柔性薄膜太阳电池中的背接触层材料的应用，所述薄膜太阳电池包括Sb2Se3光吸收层，所述Sb2Se3光吸收层设置在所述背接触层上。本发明专利技术将NaF作为背接触层的材料，包括NaF的背接触层的引入可有效促进Sb2Se3吸收层的[hk1]择优取向生长，强化光生载流子的传输，降低晶界处的复合损失，此外Na离子在Sb2Se3光吸收层内的微量扩散可有效降低光吸收层内深能级缺陷，提升柔性太阳电池的光电转换效率。的光电转换效率。的光电转换效率。

【技术实现步骤摘要】
氟化钠的新应用、柔性薄膜太阳电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及太阳电池
，尤其涉及一种氟化钠的新应用、柔性薄膜太阳电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]能源是世界经济发展和人类生产生活的基本保障，在多元化的能源结构中，太阳能是重要的可再生清洁能源，其储量丰富且无污染，具有突出的应用优势。目前，直接利用辐射的太阳能主要有三种方法：光热转换、光电转换及光化学转换。其中，太阳电池可基于半导体p
‑
n结的光生伏特效应将太阳能直接转变为电能，是业界集中攻关的重要技术之一。迄今为止已经报道的太阳电池种类繁多，其中薄膜太阳电池因其独特的优势：1)生产成本低廉；2)可应用柔性衬底，实现高的功率重量比；3)易实现光伏建筑一体化(BIPV)等，彰显广泛的应用前景。代表性的铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)和钙钛矿等薄膜太阳电池的实验室效率均已高于22％，展示出商业化应用竞争力。近年来，科技与产业变革对柔性微型电子能源提出更高需求，开展环境友好且高效稳定的柔性薄膜太阳电池研究愈发迫切。基于此，亟需继续探索并优选原料丰富、价格低廉、绿色无毒且具有优异光电性能的半导体材料用于制备高效率柔性薄膜太阳电池。硒化锑(Sb2Se3)作为
Ⅴ2‑Ⅵ3族二元化合物，具有：a)物相结构单一且稳定，b)元素丰度高且环境友好，c)光学带隙合适(1.1～1.3eV)且光吸收系数高，d)电子及空穴迁移率高等特性，是一种极具发展潜力的太阳电池光吸收层材料。此外，Sb2Se3具有独特的准一维结构特性，基于密度泛函理论(DFT)计算显示其断裂应变高达28％，远大于三维CdTe(17
‑
18％)和Si(17％)，与柔性电池的抗弯曲形变要求高度契合。同时，Sb2Se3易于制备，在300
‑
400℃热处理即可得到微米级晶粒，为电池的柔性衬底选择提供更大容忍度，这些优势使得其在轻质柔性太阳电池应用方面具有独特的优势及潜力。
[0003]虽然Sb2Se3柔性薄膜太阳电池具有显著的研究价值和应用潜力，但是目前器件效率明显低于其传统刚性器件效率(>10％)，与理论效率(>30％，Shockley
‑
Queisser(S
‑
Q)理论计算)相比更突显提升空间。经典Mo基底衬结构电池的Mo衬底由于表面成键易诱导Sb2Se3吸收层在[hk0]晶向上生长，导致载流子迁移率降低、扩散长度变短，显著降低器件性能。此外，Sb2Se3/Mo背电极界面处能带的不匹配易形成肖特基接触，高界面接触势垒明显影响光生载流子的输运及收集，埋底界面处载流子复合严重，直接影响Sb2Se3柔性薄膜太阳电池的光电转换效率。因此，Sb2Se3柔性薄膜太阳电池效率进一步提升需探索修饰或引入新的背接触界面层材料。
[0004]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0005]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种氟化钠的新应用、柔性薄膜太阳电池及其制备方法，旨在解决现有Sb2Se3柔性薄膜太阳电池的载流子迁移率较低、光电转换效率较低的问题。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术的第一方面，提供氟化钠(NaF)作为柔性薄膜太阳电池中的背接触层材料的应用，所述薄膜太阳电池包括Sb2Se3光吸收层，所述Sb2Se3光吸收层设置在所述背接触层上。
[0008]本专利技术的第二方面，提供一种柔性薄膜太阳电池，其中，包括依次层叠设置的柔性衬底、背电极层、背接触层、Sb2Se3吸收层、缓冲层、窗口层、顶电极层，所述背接触层包括NaF。
[0009]可选地，所述柔性衬底选自聚酰亚胺(PI)衬底、聚酯衬底、金属箔衬底中的至少一种。
[0010]可选地，所述背电极层选自Mo背电极层、Au背电极层、Al背电极层中的至少一种。
[0011]可选地，所述缓冲层选自CdS缓冲层、ZnO缓冲层、In2S3缓冲层的至少一种。
[0012]可选地，所述窗口层选自氧化铟锡(ITO)窗口层、铝掺杂氧化锌窗口层中的至少一种。
[0013]可选地，所述顶电极层选自Ag顶电极层、Al顶电极层、Ni顶电极层的至少一种。
[0014]可选地，所述背接触层的厚度为10～20nm。
[0015]本专利技术的第三方面，提供一种柔性薄膜太阳电池的制备方法，其中，包括步骤：
[0016]提供柔性衬底；
[0017]在所述柔性衬底上形成背电极层；
[0018]在所述背电极层上形成背接触层，所述背接触层包括NaF；
[0019]在所述背接触层上形成Sb2Se3吸收层；
[0020]在所述Sb2Se3吸收层上形成缓冲层；
[0021]在所述缓冲层上形成窗口层；
[0022]在所述窗口层上形成顶电极层。
[0023]可选地，以包括氟化钠的原料为蒸发源通过真空热蒸发法在所述背电极层上形成背接触层。
[0024]有益效果：本专利技术将NaF作为背接触层的材料，包括NaF的背接触层的引入可有效促进Sb2Se3吸收层的[hk1]择优取向生长，强化光生载流子的传输，降低晶界处的复合损失，此外Na离子在Sb2Se3光吸收层内的微量扩散可有效降低光吸收层内深能级缺陷，提升柔性薄膜太阳电池的光电转换效率。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1中柔性薄膜太阳电池的结构示意图。
[0026]图2为本专利技术实施例1中通过真空热蒸发法在Mo背电极层上制备NaF薄膜的示意图。
[0027]图3为本专利技术实施例1中Sb2Se3光吸收层的XRD谱图。
[0028]图4为本专利技术实施例1中Sb2Se3光吸收层的SEM图。
[0029]图5为本专利技术实施例1和对比例1中的柔性薄膜太阳电池的背接触势垒图。
[0030]图6为本专利技术实施例1和对比例1中的柔性薄膜太阳电池的效率曲线。
具体实施方式
[0031]本专利技术提供一种氟化钠的新应用、柔性薄膜太阳电池及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0032]除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本专利技术。
[0033]本专利技术实施例提供NaF作为柔性薄膜太阳电池中的背接触层材料的应用，所述薄膜太阳电池包括Sb2Se3光吸收层，所述Sb2Se3光吸收层设置在所述背接触层上。
[0034]本专利技术实施例中，包括NaF的背接触层的引入可有效促进Sb2Se3吸收层的[hk1]择优取向生长，强化光生载流子的传输，降低晶界处的复合损失，即包括NaF的背接触层不仅可以优化光吸收层的结晶取向，也可以有效减小背电极与Sb2Se本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.氟化钠作为柔性薄膜太阳电池中的背接触层材料的应用，所述薄膜太阳电池包括Sb2Se3光吸收层，所述Sb2Se3光吸收层设置在所述背接触层上。2.一种柔性薄膜太阳电池，其特征在于，包括依次层叠设置的柔性衬底、背电极层、背接触层、Sb2Se3吸收层、缓冲层、窗口层、顶电极层，所述背接触层包括氟化钠。3.根据权利要求2所述的柔性薄膜太阳电池，其特征在于，所述柔性衬底选自聚酰亚胺衬底、聚酯衬底、金属箔衬底中的至少一种。4.根据权利要求2所述的柔性薄膜太阳电池，其特征在于，所述背电极层选自Mo背电极层、Au背电极层、Al背电极层中的至少一种。5.根据权利要求2所述的柔性薄膜太阳电池，其特征在于，所述缓冲层选自CdS缓冲层、ZnO缓冲层、In2S3缓冲层中的至少一种。6.根据权利要求2所述的柔性薄膜太阳电池，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈烁，陈名东，骆平，梁广兴，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：